【課件】4.2基因表達與性狀的關(guān)系課件2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

基因表達與性狀的關(guān)系問題探討空氣中的葉浸在水中中的葉

1.這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？葉呈扁平狀葉呈絲狀這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系圓粒豌豆皺粒豌豆(1)一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

鎖水強飽滿（圓粒）基因序列被打亂

淀粉分支酶異常蔗糖淀粉

插入一段DNA序列活性大大降低（含量降低）細胞失水皺縮（皺粒）實例1：豌豆的圓粒與皺粒(1)一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例2：人的白化病酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常酪氨酸酶基因異常

酪氨酸酶酪氨酸黑色素（無）(1)編碼淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

鎖水強酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系代謝過程合成代謝過程合成生物性狀生物性狀基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀(1)一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系其他實例：酒精（乙醇）乙醇脫氫酶乙醛乙醛脫氫酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脫氫酶相關(guān)基因乙醛脫氫酶相關(guān)基因乙醛有毒，擴張血管酒精（乙醇）乙醇脫氫酶乙醛乙醛脫氫酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脫氫酶相關(guān)基因乙醛脫氫酶相關(guān)基因一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系乙醛增多，乙醛有毒，擴張血管喝酒上臉（臉紅）酒精中毒（臉白）酒量好一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系為什么酒量差的人好像訓(xùn)練后好像酒量提高了？酒量差的人肝臟不能有效將酒精分解，長期喝酒訓(xùn)練后，機體會做出調(diào)整，讓酒精充滿整個身體以稀釋酒精，達到酒量變大的假象。但長期以往對身體的危害很大！囊性纖維化是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的粘液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。常染色體隱性遺傳病一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系(2)一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基編碼CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常CFTR蛋白功能異常囊性纖維化CFTR蛋白作用原理分析ATPADP功能正常的CFTR蛋白H2O異常關(guān)閉的CFTR蛋白稀薄的黏液氯離子黏稠的分泌物不斷積累(2)一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基編碼CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常CFTR蛋白功能異常囊性纖維化基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀生物性狀(2)基因酶細胞代謝生物性狀結(jié)構(gòu)蛋白生物性狀蛋白質(zhì)間接作用直接作用1.基因通過控制

來控制

，進而控制生物體的性狀。酶的合成代謝過程2.基因還能通過控制

來

控制生物體的性狀。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接一.基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系——小結(jié)基因的選擇性表達與細胞分化胰島細胞血細胞輸卵管細胞同一個人的這些細胞遺傳物質(zhì)相不相同？形態(tài)和功能為什么不同？相同基因的選擇性表達檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞++++-紅細胞+++-+-胰島細胞+++--+

科學(xué)家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞（有細胞核）和胰島細胞，對這三種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結(jié)果如下表所示：二.基因的選擇性表達與細胞分化說明：“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同輸卵管細胞：（假設(shè)所有基因都位于一個DNA上）卵清蛋白mRNA卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同珠蛋白mRNA紅細胞：（假設(shè)所有基因都位于一個DNA上）（未表達）（未表達）（未表達）（未表達）卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同胰島素mRNA胰島細胞：（假設(shè)所有基因都位于一個DNA上）（未表達）（未表達）3種細胞中有表達情況相同的基因嗎？雖然有一些特定功能的蛋白質(zhì)，只在特定的細胞中合成，但也有些蛋白質(zhì)在所有的細胞中都合成，比如ATP合成酶基因、細胞呼吸酶基因、核糖體蛋白基因等。3種細胞中有表達情況相同的基因嗎？雖然有一些特定功能的蛋白質(zhì)，只在特定的細胞中合成，但也有些蛋白質(zhì)在所有的細胞中都合成，比如ATP合成酶基因、細胞呼吸酶基因、核糖體蛋白基因等。細胞分化的實質(zhì)是？基因的選擇性表達二.基因的選擇性表達與細胞分化——小結(jié)細胞中表達的基因管家基因奢侈基因在所有細胞中都表達的基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細胞基本生命活動所必須的；RNA聚合酶基因，核糖體蛋白基因等；只在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達會使細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定的差異；胰島素基因，卵清蛋白基因等；細胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達“基因什么時候表達、在哪種細胞中表達以及表達水平的高低如何？”預(yù)習(xí)下一個知識點：表觀遺傳如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，分析可知（）A.基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個細胞中B.圖中①過程需RNA聚合酶的催化，②過程需tRNA的協(xié)助C.④⑤過程的結(jié)果存在差異的根本原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同D.過程①②③④⑤表明基因通過控制酶的合成來控制生物體性狀練一練B有人把分化細胞中表達的基因形象地分為“管家基因”和“奢侈基因”。“管家基因”在所有細胞中表達，是維持細胞基本生命活動所必需的；而“奢侈基因”只在特定組織細胞中表達。下列屬于“奢侈基因”表達產(chǎn)物的是()A.ATP水解酶 B.RNA聚合酶 C.膜蛋白 D.血紅蛋白練一練D某基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---對應(yīng)的mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)酶代謝性狀性狀結(jié)構(gòu)性狀是由基因決定的！但是不是只由基因決定呢？吸煙酗酒暴食熬夜不良生活習(xí)慣我只對自己造成影響，不改變遺傳物質(zhì)，所以對下一代沒有影響！1.上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？2.分析資料1，F(xiàn)1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？這對你認識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？閱讀課本73頁思考討論，并思考以下問題：資料一信息梳理：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)Lcyc基因的表達（轉(zhuǎn)錄和翻譯）植株A植株B

直接相關(guān)基因不相同同開花時表達不表達（甲基化）：資料一信息梳理：（甲基化）：DNA甲基化是指在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5號碳位共價鍵結(jié)合一個甲基基團（了解）資料一信息梳理：F1F2P植株A植株B×與植株A相似少部分B絕大部分A（自交）DNA甲基化抑制了基因的表達！CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG資料一信息梳理——補充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)不編碼mRNA不編碼mRNA(編碼mRNA)啟動子終止子啟動子：啟動子是RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列終止子：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列RNA聚合酶資料一信息梳理——補充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)(編碼mRNA)啟動子終止子啟動子：啟動子是RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列終止子：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG轉(zhuǎn)錄mRNA資料一信息梳理——補充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)(編碼mRNA)啟動子終止子CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)若DNA甲基化后又會怎樣呢？資料一信息梳理——補充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)啟動子終止子CH3CH3DNA的啟動子甲基化后的其中一種機制可能吸引其他蛋白質(zhì)與之結(jié)合，這樣RNA聚合酶便不能結(jié)合上去，該基因不能轉(zhuǎn)錄，則不能表達！--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）啟動子終止子--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---啟動子終止子CH3CH31.這兩種基因的堿基序列有沒有改變？沒有2.這兩種基因都表達了嗎？甲基化的基因未表達3.DNA甲基化可以遺傳嗎？可以，柳穿魚花的實驗可以證明植株A植株BF1F2P植株A植株B×與植株A相似少部分B絕大部分A（自交）--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）啟動子終止子--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---啟動子終止子CH3CH3表觀遺傳：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。（教材P74頁）資料二信息梳理你能用表觀遺傳的觀點解釋資料二出現(xiàn)的現(xiàn)象嗎？資料二信息梳理一.表觀遺傳（2）除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達。（教材P74，相關(guān)信息）組蛋白甲基化后，會使DNA纏繞在組蛋白上更緊，這樣DNA不能解開雙鏈從而不能轉(zhuǎn)錄，基因不能表達！組蛋白甲基化后，也可以移除，這樣DNA就又可以轉(zhuǎn)錄了！一.表觀遺傳所以組蛋白修飾沒有DNA甲基化穩(wěn)定?。?）非編碼RNA非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRNA非編碼RNA蛋白質(zhì)阻止翻譯(抑制基因表達)互補配對如下圖所示的一種非編碼RNA（主要抑制翻譯）一.表觀遺傳一.表觀遺傳——小結(jié)1.概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。（教材P74頁）2.種類DNA甲基化組蛋白甲基化、乙?；确蔷幋aRNA（穩(wěn)定）（不穩(wěn)定）（了解）二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系吸煙酗酒暴食熬夜不良生活習(xí)慣我只對自己造成影響，不改變遺傳物質(zhì)，所以對下一代沒有影響！二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系與社會的聯(lián)系吸煙會使人體細胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。環(huán)境DNA甲基化誘發(fā)二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與甲基化有關(guān)三.基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對應(yīng)關(guān)系。2.一個性狀可以受到多個基因的影響如高莖由高莖基因D控制，矮莖由矮莖基因d控制如人的身高是由多個基因決定的，其中每個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?。?基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對應(yīng)關(guān)系。2.一個性狀可以受到多個基因的影響3.一個基因也可以影響多個性狀水稻中的Ghd7基因開花生長發(fā)育產(chǎn)量三.基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對應(yīng)關(guān)系。2.一個性狀可以受到多個基因的影響3.一個基因也可以影響多個性狀4.性狀可由基因與環(huán)境共同決定性狀三